超声复合电加工振动装置的特性分析与优化.pdf

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1、机械设计与制造第2期MachineryDesign&Manufacture2015年2月超声复合电加工振动装置的特性分析与优化邵健，朱永伟，周欢，陈洪振(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要：超声复合电加工中的超声振动装置是加工系统的核心部件之一，由于影响复合加工过程的参数多且复杂，超声共振的稳定性难以实时、有效控制，为保证复合h-Y-过程超声振动参数的稳定，利用ANSYS工具进行参数化建模，利用其功能强大的多物理场耦舍功能对振动装置进行动力学分析并进行装置主参数的优化设计；利用ANSYS后处理功能，可

2、求得加工工具在不同截面处的振幅；利用激光微位移传感器检测不同截面的超声振动振幅，二者相比较，可验证优化设计方法能够对变截面超声加工工具起到良好的修正作用。关键词：超声振动；ANSYS；共振；激光微位移传感器；优化设计中图分类号：TH16；TG66文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)02—0084—05CharacteristicAnalysisandOptimationoftheVibratoryDeviceinUltrasonic-CompoundElectrolyticProcessingSH

3、AOJian，ZHUYong-wei，ZHOUHuan，CHENHong—zhen(CollegeofMechanicalEngineering，YangzhouUniversity，JiangsuYangzhou225127，China)Abstract：Theultrasonicvibrationdeviceinultrasonic-compoundelectrolyticprocessingisoneofthecorecomponentsinmachiningsystem，becausetheparamete

4、rsareconsiderableandcomplexincompoundprocessingandthestabilityofultrasonicresonanceisdifficulttored-timeandefectivecontrolandinordertokeepthestabilityoftheparametersofthevibratorydevicewhileprocessing，theparametricmodelingisusedbymeansofANSYStools，theoptimalde

5、signofthemainparametersandthedynamicanalysisinvibratorydeviceareconductedwithitspowerfulmuhiphysicsfieldcouplingfunction；theamplitudeofmachiningtoolsindifferentcross-sectioncanbeobtainedbyusingthefunctionofpost-processinginANSYS；thevibratoryamplitudesofdiffere

6、nteras3-3eCtionsofthetoolsaredetectedwiththemicro-displacementlasersensorandtwovalesarecompared，itisshownthatthemethodofoptimaldesignhasagoodcorrectionalfunctioninvariablecross-sectionultrasonicprocessingtools．KeyWords：UltrasonicVibration；ANSYS；Resonance；Micro

7、-DisplacementLaserSensor；OptimalDesign1引言振动系统动力学特性对于微细结构的复合加工具有一定的指导意义。超声加工可分为单一超声加工和超声复合加工两种方式，近年来，诸多的学者对于单一超声及超声复合加工这一领超声复合加工是指采用超声、电解和电火花等复合的加工方法，域进行了相关的研究，例如：文献对变截面复合型变幅杆进行了在保持单一加工方法技术优势的同时，又能够克服各自的技术局动力学分析及优化，得出了最优的固有频率、谐振长度和振幅放限，在有效去除材料的前提下，实现微结构的高精、高效和低

8、成本大倍数等相关参数，并探究了工具头长度与变幅杆谐振长度间的加工。在加工试验中，超声加工所需要的加工振幅一般在几微米关系，最终得出确定变幅杆固定位置的有效方法；文献口设计了一到几百微米，比如超声复合电加工，由于其电极问物理、化学过程种用于超声电解复合加工的振动系统，通过理论分析和仿真设复杂多变，加工参数需及时有效进行人工干预及调节，以适应变计，与传统的全波长